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细菌纤维素开发与应用文献综述

作为一种地球上最丰富的各类生物体和聚合物,纤维素也是大自然赋予人类

的宝贵资源。细菌中的纤维素多糖是世界公认的安全细菌多糖，具有许多优异的

化学物理和自然化学作用特性,因此可以在许多领域得到广泛应用⑷］。如何更好

地利用纤维素为社会创造价值是非常重要。与植物纤维比，BC作为一种新型

的功能高分子生物材料具有许多优异的性能，因此广泛用于食品工业，声学设备

膜，生物医学，固定化酶，纺织工业，高端化妆品，造纸，超级电容器和生物传

感器等领域具有良好的业务前景。当前，由于BC生产速率低和工业生产成本高，

其应用主要集中在高附加值产品上。如今，在日本和美国等发达国家，细菌复合纤

维素已初步发展建立了一个年产值数亿美元的国际市场。在我们许多国家，这种

天然而非生物性的聚合物还依然蕴含着无限的发展商机。

1.1细菌纤维素在食品领域的应用

众所周知，膳食纤维可为人类带来一系列健康益处，并有助于降低糖尿病,

肥胖症和心血管疾病等慢性疾病的风险。细菌纤维素是那些膳食纤维之一。早在

1992年，细菌纤维素就被美国食品药品监督管理局（FDA）将细菌纤维素视为

“公认的安全食品〃。细菌纤维素具有很强的亲水性，胶凝性和稳定性，并且很

难被人体吸收和吸收。BC可以在食品工业中充当功能性食品补充剂，例如增稠

剂，乳化剂，分散剂，成型剂等］。BC的高纯度，易改变风味和颜色，形成各

种质地和形状的特性，使其被广泛用于食品原料，食品包装材料，食品添加剂以

及食品工业的其他领域。Okiyama等人。发现不列颠哥伦比亚省可以在微纤维

网络中固定巧克力饮料中的可可成分，以防止其沉淀并发挥出色的纤维素悬浮功

能闿］。在东南亚的菲律宾中，美味的传统小吃“Natadepina”和“Natadecoco”

是通过酯杆菌培养或与其他微生物混合而制成的，并使用椰子汁作为发酵底物来

制备发酵食品。在纤维中。这种食物口味温和，制备方法简单，因预防结肠癌和

血栓形成的功能而广受欢迎［4叫此外，通过使用牛乳铁蛋白作为活性成分，开

发了基于细菌纤维素的可食用抗菌膜。这种抗菌功能性大于BC型的抗菌膜结构

可以有效率地抑制大于e的细菌生长。大肠埃希菌和一种金黄色大肠葡萄球菌可

用于包装易腐食品Chau等，研究发现与植物纤维素比，BC对仓鼠有降血

脂和降胆固醇作用。用含红曲菌提取物（来自红曲菌）的BC制作肉类类似物,

此产品时含有可以降胆固醇的化合物，如莫纳可林和甲荼普林。BC-红曲霉复

合物有益于消费者控制饮食，最终可降低消费者的胆固醇水平。BC具有两亲性

质，因为其表面上较高的羟基簇使其具有亲水性，然而组织中的晶体和葡萄糖链

之间的氢键则具有疏水性附51］。与商业纤维素（如HPMC（羟丙基甲基纤维素）

和CMC（羊瓮甲基纤维素））比，由于BC的原纤维吸附到油滴上形成了强劲

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的网状结构，因此BC可以使水包油型乳剂稳定下来［5气在饮料中添加BC可以

通过保持水分来改变饮料的流变特性，还可以增加粘度，从而最终阻止饮料的融

化。Paximada等研究发现剪切粘度与从BC的8.1%以及.7%的黄原胶和1%的

刺槐豆胶的组合中得到的剪切粘度同，表明BC是可以作更好的替代品［53】。由

于通过平衡肠道菌群对消费者的健康有益，食品中益生菌的消费量正逐步增加,

但其在肠道中的生存能力仍然很差卧］。然而，费亚科夫斯基等人的研究皿］。证

明了BC作为支持固定化赋予对胃液的抗性的乳杆菌细胞的支持的有用性。除了

固定益生菌外，还固定了诸如脂肪酶，溶菌酶等固定酶，以控制其从BC的释放。

由于其食品级的性质，细菌纤维素也被用作食品材料中的覆膜，包括可食用的薄

膜和涂层［56］。

1.细菌纤维素在生物医药上应

由于其独特的分子结构和化学特性，由头匏木糖菌麦芽菌头粢大肠杆菌人工

合成的这种细菌纳米纤维素在细菌生物医学功能领域已经引起了越来越多的学

术关注，作为一种新型的细菌生物医学功能纤维材料,be纤维具有对较高的菌体

拉伸性和强度，较强的菌体表面亲和疏水性，与天然真菌细胞外纤维基质似的生

物同源分子结构,独特的细菌纳米纤维结构以及优异的其抗生物功能降解性和其

抗生物氧化特性。亲和性等优异的化学性能特点使其广泛的应用于各种生物医学

工程材料,无毒的过敏化学反应和良好的组织机械性和韧性而在保护皮